HY118- ιακριτά Μαθηµατικά Πέµπτη, 23/02/2017 Αντώνης Α. Αργυρός e-mail: argyros@csd.uoc.gr Το υλικό των διαφανειών έχει βασιστεί σε διαφάνειες του Kees van Deemter, από το University of Aberdeen 2/23/2017 1 1
Κατηγορηµατικός Λογισµός 2/23/2017 2 2
Έχουµε δει Ανάγκη/σηµασία Κατηγόρηµα, µεταβλητές, προτασιακή µορφή, πεδίο ορισµού, µοντέλο Ποσοδείκτες Καθολικός Υπαρξιακός Ελεύθερες / δεσµευµένες µεταβλητές Ο συµβολισµός ϕ(x:=a) 2/23/2017 3 3
Ένα παράδειγµα... P= Πέρασα όλα τα µαθήµατα που έδωσα το προηγούµενο εξάµηνο Έστω M το σύνολο των µαθηµάτων που έδωσα το προηγούµενο εξάµηνο. Έστω Π(x) = Πέρασα το µάθηµα x Τότε η πρόταση P γράφεται ως: x Π(x) Είναι η παραπάνω πρόταση αληθής; Εάν έδωσες κάποια µαθήµατα και τα πέρασες όλα τότε, ναι, είναι αληθής... αλλά και εάν ΕΝ έδωσες κανένα µάθηµα, τότε πάλι η πρόταση είναι αληθής! 2/23/2017 4 4
Πως µπορούµε να χειριστούµε την ίδια περίπτωση χωρίς να εµπλέξουµε κενό πεδίo ορισµού; P= Πέρασα όλα τα µαθήµατα που έδωσα το προηγούµενο εξάµηνο ΈστωΣτο σύνολο όλων των µαθηµάτων (µη κενό) Έστω Π(x) = Πέρασα το µάθηµα x Έστω Ε(x) = Έδωσα το µάθηµα x Τότε η πρόταση P γράφεται: x (Ε(x) Π(x)) Είναι η παραπάνω πρόταση αληθής; Εάν έδωσες κάποια µαθήµατα και τα πέρασες όλα τότε, ναι, είναι αληθής... αλλά και εάν ΕΝ έδωσες κανένα µάθηµα, τότε πάλι η πρόταση είναι αληθής! 2/23/2017 5 5
Συντακτικό του κατηγορηµατικού xp(x) πρόταση λογισµού yq(x) προτασιακή µορφή x( y R(x,y)) -πρόταση xp(b) -πρόταση η xp(b) είναι αληθής αν και µόνο αν η P(b) είναι αληθής Κανόνας: ένας ποσοδείκτης που δεν δεσµεύει κάποια µεταβλητή µπορεί να αγνοηθεί 2/23/2017 6 6
Εµβέλεια ποσοδεικτών Ποιο είναι το νόηµα της έκφρασης x xp(x) ; η x δεν είναι ελεύθερη µεταβλητή στην x P(x), εποµένως η δέσµευση του x δεν χρησιµοποιείται. Ποιο είναι το νόηµα της έκφρασης ( xp(x)) Q(x); Η µεταβλητή x είναι εκτός της εµβέλειας του ποσοδείκτη x, και εποµένως είναι ελεύθερη. Άρα δεν έχουµε πρόταση! Ποιο είναι το νόηµα της έκφρασης ( x P(x)) ( xq(x)); Πρόταση, χωρίς πλεονασµατικούς ποσοδείκτες. Η µεταβλητή x εµφανίζεται µε το ίδιο όνοµα, αλλά δεν αφορά στο ίδιο στοιχείο! Θα ήταν ισοδύναµο εάν γράφαµε ( x P(x)) ( yq(y)) 2/23/2017 7 7
Παραδείγµατα Πως θα πούµε στον Κατηγορηµατικό Λογισµό ότι Όλοι θαυµάζουν κάποιον 2/23/2017 8 8
Παραδείγµατα Πως θα πούµε στον Κατηγορηµατικό Λογισµό ότι Όλοι θαυµάζουν κάποιον (όχι συγκεκριµένο) Έστω Θαυµάζει(x,y)= O x θαυµάζει τον y x y Θαυµάζει(x,y) «Για κάθε άνθρωπο x, υπάρχει κάποιος άνθρωπος y έτσι ώστε ο x να θαυµάζει τον y» «Κάθε άνθρωπος έχει κάποιον να θαυµάζει» 2/23/2017 9 9
Παραδείγµατα Πως θα πούµε στον Κατηγορηµατικό Λογισµό ότι Υπάρχει κάποιος τον οποίο όλοι θαυµάζουν Έστω Θαυµάζει(x, y)= O x θαυµάζει τον y y x Θαυµάζει(x,y) «Υπάρχει κάποιος άνθρωπος y τον οποίο κάθε άνθρωπος x θαυµάζει» 2/23/2017 10 10
Άσκηση µε ποσοδείκτες Εάν B(x,y)= ο x βασίζεται στον y, εκφράστε τα παρακάτω σε φυσική γλώσσα: 2/23/2017 11 11
Άσκηση µε ποσοδείκτες x( y Β(x,y))= y( x Β(x,y))= x( y Β(x,y))= y( x Β(x,y))= x( yβ(x,y))= y( xβ(x,y))= x( yβ(x,y))= y( xβ(x,y))= 2/23/2017 12 12
Άσκηση µε ποσοδείκτες x( y Β(x,y))= Για όλους, υπάρχει κάποιος στον οποίον βασίζονται y( x Β(x,y))= x( y Β(x,y))= y( x Β(x,y))= x( yβ(x,y))= y( xβ(x,y))= x( yβ(x,y))= y( xβ(x,y))= 2/23/2017 13 13
Άσκηση µε ποσοδείκτες x( y Β(x,y))= Για όλους, υπάρχει κάποιος στον οποίον βασίζονται y( x Β(x,y))= Για όλους υπάρχει κάποιος που να βασίζεται πάνω τους x( y Β(x,y))= y( x Β(x,y))= x( yβ(x,y))= y( xβ(x,y))= x( yβ(x,y))= y( xβ(x,y))= 2/23/2017 14 14
Άσκηση µε ποσοδείκτες x( y Β(x,y))= Για όλους, υπάρχει κάποιος στον οποίον βασίζονται y( x Β(x,y))= Για όλους υπάρχει κάποιος που να βασίζεται πάνω τους x( y Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος που βασίζεται σε όλους y( x Β(x,y))= x( yβ(x,y))= y( xβ(x,y))= x( yβ(x,y))= y( xβ(x,y))= 2/23/2017 15 15
Άσκηση µε ποσοδείκτες x( y Β(x,y))= Για όλους, υπάρχει κάποιος στον οποίον βασίζονται y( x Β(x,y))= Για όλους υπάρχει κάποιος που να βασίζεται πάνω τους x( y Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος που βασίζεται σε όλους y( x Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος στον οποίο όλοι βασίζονται x( yβ(x,y))= y( xβ(x,y))= x( yβ(x,y))= y( xβ(x,y))= 2/23/2017 16 16
Άσκηση µε ποσοδείκτες x( y Β(x,y))= Για όλους, υπάρχει κάποιος στον οποίον βασίζονται y( x Β(x,y))= Για όλους υπάρχει κάποιος που να βασίζεται πάνω τους x( y Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος που βασίζεται σε όλους y( x Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος στον οποίο όλοι βασίζονται x( y Β(x,y))= Όλοι βασίζονται σε όλους y( xβ(x,y))= x( yβ(x,y))= y( xβ(x,y))= 2/23/2017 17 17
Άσκηση µε ποσοδείκτες x( y Β(x,y))= Για όλους, υπάρχει κάποιος στον οποίον βασίζονται y( x Β(x,y))= Για όλους υπάρχει κάποιος που να βασίζεται πάνω τους x( y Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος που βασίζεται σε όλους y( x Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος στον οποίο όλοι βασίζονται x( y Β(x,y))= Όλοι βασίζονται σε όλους y( x Β(x,y))= Για όλους ισχύει ότι όλοι βασίζονται σε αυτόν x( yβ(x,y))= y( xβ(x,y))= 2/23/2017 18 18
Άσκηση µε ποσοδείκτες x( y Β(x,y))= Για όλους, υπάρχει κάποιος στον οποίον βασίζονται y( x Β(x,y))= Για όλους υπάρχει κάποιος που να βασίζεται πάνω τους x( y Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος που βασίζεται σε όλους y( x Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος στον οποίο όλοι βασίζονται x( y Β(x,y))= Όλοι βασίζονται σε όλους y( x Β(x,y))= Για όλους ισχύει ότι όλοι βασίζονται σε αυτόν x( y Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος που βασίζεται σε κάποιον y( xβ(x,y))= 2/23/2017 19 19
Άσκηση µε ποσοδείκτες x( y Β(x,y))= Για όλους, υπάρχει κάποιος στον οποίον βασίζονται y( x Β(x,y))= Για όλους υπάρχει κάποιος που να βασίζεται πάνω τους x( y Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος που βασίζεται σε όλους y( x Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος στον οποίο όλοι βασίζονται x( y Β(x,y))= Όλοι βασίζονται σε όλους y( x Β(x,y))= Για όλους ισχύει ότι όλοι βασίζονται σε αυτόν x( y Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος που βασίζεται σε κάποιον y( x Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος στον οποίο κάποιος βασίζεται 2/23/2017 20 20
Άσκηση µε ποσοδείκτες x( y Β(x,y))= Για όλους, υπάρχει κάποιος στον οποίον βασίζονται y( x Β(x,y))= Για όλους υπάρχει κάποιος που να βασίζεται πάνω τους x( y Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος που βασίζεται σε όλους y( x Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος στον οποίο όλοι βασίζονται x( y Β(x,y))= Όλοι βασίζονται σε όλους y( x Β(x,y))= Για όλους ισχύει ότι όλοι βασίζονται σε αυτούς x( y Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος που βασίζεται σε κάποιον y( x Β(x,y))= Υπάρχει κάποιος στον οποίο κάποιος βασίζεται 2/23/2017 21 21
Άλλο ένα παράδειγµα Έστω P(x,y)= y<x 2 Να προσδιοριστεί η αλήθεια των εξής προτάσεων όταν οι x, y είναι πραγµατικοί αριθµοί: x y P(x,y) x y P(x,y) y x P(x,y) x y P(x,y) x y P(x,y) y x P(x,y) 2/23/2017 22 22
Άλλο ένα παράδειγµα Έστω P(x,y)= y<x 2 Να προσδιοριστεί η αλήθεια των εξής προτάσεων όταν οι x, y είναι πραγµατικοί αριθµοί: x y P(x,y) T x y P(x,y) y x P(x,y) x y P(x,y) x y P(x,y) y x P(x,y) 2/23/2017 23 23
Άλλο ένα παράδειγµα Έστω P(x,y)= y<x 2 Να προσδιοριστεί η αλήθεια των εξής προτάσεων όταν οι x, y είναι πραγµατικοί αριθµοί: x y P(x,y) T x y P(x,y) F y x P(x,y) x y P(x,y) x y P(x,y) y x P(x,y) 2/23/2017 24 24
Άλλο ένα παράδειγµα Έστω P(x,y)= y<x 2 Να προσδιοριστεί η αλήθεια των εξής προτάσεων όταν οι x, y είναι πραγµατικοί αριθµοί: x y P(x,y) T x y P(x,y) F y x P(x,y) Τ x y P(x,y) x y P(x,y) y x P(x,y) 2/23/2017 25 25
Άλλο ένα παράδειγµα Έστω P(x,y)= y<x 2 Να προσδιοριστεί η αλήθεια των εξής προτάσεων όταν οι x, y είναι πραγµατικοί αριθµοί: x y P(x,y) T x y P(x,y) F y x P(x,y) Τ x y P(x,y) F x y P(x,y) y x P(x,y) 2/23/2017 26 26
Άλλο ένα παράδειγµα Έστω P(x,y)= y<x 2 Να προσδιοριστεί η αλήθεια των εξής προτάσεων όταν οι x, y είναι πραγµατικοί αριθµοί: x y P(x,y) T x y P(x,y) F y x P(x,y) Τ x y P(x,y) F x y P(x,y) T y x P(x,y) 2/23/2017 27 27
Άλλο ένα παράδειγµα Έστω P(x,y)= y<x 2 Να προσδιοριστεί η αλήθεια των εξής προτάσεων όταν οι x, y είναι πραγµατικοί αριθµοί: x y P(x,y) T x y P(x,y) F y x P(x,y) Τ x y P(x,y) F x y P(x,y) T y x P(x,y) T 2/23/2017 28 28
Topic #3 Predicate Logic Ισχυρότερες / ασθενέστερες προτάσεις 1. x( y R(x,y)) 2. y( x R(x,y)) 3. x( y R(x,y)) Αν η 3 είναι αληθής τότε και η 2 είναι αληθής. Αν η 2 είναι αληθής, τότε και η 1 είναι αληθής Λέµε ότι: Η 3 είναι λογικάισχυρότερη από τη 2 Η 2 είναι λογικάισχυρότερη από τη 1 2/23/2017 29 (c)2001-2004, Michael P. Frank
Μερικές συντοµεύσεις Μερικές φορές, το π.ο. περιορίζεται κατά την ποσοτικοποίηση, π.χ., Το x>0 P(x) είναι συντοµογραφία του Για κάθε x µεγαλύτερο του µηδενός, P(x). Πως θα το γράφατε αυτό χωρίς συντοµογραφία; 2/23/2017 30 30
Μερικές συντοµεύσεις Μερικές φορές, το π.ο. περιορίζεται κατά την ποσοτικοποίηση, π.χ., Το x>0 P(x) είναι συντοµογραφία του Για κάθε x µεγαλύτερο του µηδενός, P(x). Πως θα το γράφατε αυτό χωρίς συντοµογραφία; x (x>0 P(x)) 2/23/2017 31 31
Μερικές συντοµεύσεις Το x>0 P(x) είναι συντοµογραφία του: Υπάρχει x µεγαλύτερο του µηδενός, τέτοιο ώστε P(x). Πως θα το γράφατε µε βάση τον τυπικό ορισµό το x>0 P(x) ; =??? 2/23/2017 32 32
Μερικές συντοµεύσεις Το x>0 P(x) είναι συντοµογραφία του: Υπάρχει x µεγαλύτερο του µηδενός, τέτοιο ώστε P(x). Πως θα το γράφατε µε βάση τον τυπικό ορισµό το x>0 P(x) ; = x (x>0 P(x)) 2/23/2017 33 33
Για να το ξαναδούµε Το x>0 P(x) είναι συντοµογραφία του Για κάθε xµεγαλύτερο του µηδενός, P(x). = x (x>0 P(x)) Το x>0 P(x) είναι συντοµογραφία του Υπάρχει x µεγαλύτερο του µηδενός, τέτοιο ώστε P(x). = x (x>0 P(x)) 2/23/2017 34 34
Μερικές συντοµεύσεις Τι θα σήµαινε το x (x>0 P(x)) ; ; ; Ολα τα x είναι µεγαλύτερα του µηδενός, και για όλα ισχύει P(x). Τι θα σήµαινε το x (x>0 P(x)) ; ; ; Υπάρχει κάποιο x για το οποίο η x>0 P(x) είναι αληθής...αλλά αυτό είναι αληθές και για τα αρνητικά x 2/23/2017 35 35
Αλληλεπιδράσεις µεταξύ ποσοδεικτών και τελεστών Έστω ότι το π.ο (D) είναι οι φοιτητές του ΗΥ118. Έστω Ψ(x) Ο x είναι ψηλός Έστω Ο(x) Ο x είναι όµορφος Ας δούµε τι σηµαίνουν στα Ελληνικά οι παρακάτω προτάσεις 1. x (Ψ(x) Ο(x)) 2. x (Ψ(x) Ο(x)) 3. x (Ψ(x) Ο(x)) 4. x (Ψ(x) Ο(x)) 2/23/2017 36 36
Ελληνικές εκφράσεις 1. x (Ψ(x) Ο(x)) Υπάρχει τουλάχιστον ένας φοιτητής που είναι και ψηλός και όµορφος 2. x (Ψ(x) Ο(x)) Όλοι οι φοιτητές είναι ψηλοί και όµορφοι 3. x (Ψ(x) Ο(x)) Όλοι οι ψηλοί φοιτητές είναι όµορφοι 4. x (Ψ(x) Ο(x)) Για τουλάχιστον ένα φοιτητή, ισχύει πως εάν είναι ψηλός τότε είναι και όµορφος 2/23/2017 37 37
Σχετικά µε την τελευταία 4. x (Ψ(x) Ο(x)) Για τουλάχιστον ένα φοιτητή, ισχύει πως εάν είναι ψηλός, τότε είναι και όµορφος Η x (Ψ(x) Ο(x)) είναι αληθής εάν και µόνο αν, για κάποιο φοιτητή a, η Ψ(a) Ο(a) είναι αληθής. Όµως, Ψ(a) Ο(a) Ψ(a) Ο(a) Οπότε, η (4) σηµαίνει επίσης ότι Υπάρχει τουλάχιστον ένας φοιτητής που είναι κοντός ή όµορφος 2/23/2017 38 38
Θεωρείστε την πρόταση r: x (Q(x) P(x)) σε σχέση µε ένα µη κενό π.ο. της µεταβλητής x. Υποθέστε, ωστόσο, ότι yq(y) Μπορείτε να σκεφτείτε κατά πόσον η r είναι αληθής; 2/23/2017 39 39
Θεωρείστε την x (Q(x) P(x)) σε ένα µη κενό π.ο. D Εφόσον yq(y), η Q(y) είναι ψευδής για κάθε y Εποµένως, η Q(a) P(a) είναι αληθής για κάθε a στο D Εποµένως, η x (Q(x) P(x)) είναι αληθής 2/23/2017 40 40
Νόµοι ισοδυναµίας «Ξεδίπλωµα» ποσοδεικτών: Εάν π.ο.={a, b, c, } x P(x) P(a) P(b) P(c) x P(x) P(a) P(b) P(c) Από αυτές, µπορούµε να αποδείξουµε τις ισοδυναµίες: x P(x) ( x P(x)) x P(x) x P(x) ( x P(x)) x P(x) Ποιοί νόµοι ισοδυναµίας τουπροτασιακού λογισµού µπορούν να χρησιµοποιηθούν για να το αποδείξουµε αυτό; 2/23/2017 41 41